Den Werkzeugbau weiterentwickeln:
CAM-Software hyperMILL ermöglicht automatisiertes Programmieren
Böllhoff | Bielefeld, Deutschland
Key Takeaway
Seit vielen Jahren setzt der interne Werkzeugbau des Verbindungstechnik-Spezialisten Böllhoff auf die CAM-Software hyperMILL von OPEN MIND. Vom CAD und CAM bis zum Elektroden- und Drahterodiermodul wird so den kompletten Programmierbedarf aus einer Hand abdeckt, was zu erheblichen Optimierungen der Prozesse führte. Zu den herausragenden Stärken zählen die Werkzeug- und Formenbauer die einfache Bedienung, äußerst effiziente Bearbeitungsstrategien und die Automatisierbarkeit: wie mit hyperMILL AUTOMATION Center Advanced, das enorm viel Zeit bei der Programmierung von Standardteilen spart.
Der Werkzeugbau der Böllhoff Gruppe in Bielefeld ist als besonders fortschrittlich bekannt – zumindest seitdem er als Sieger in der Kategorie „Interner Werkzeugbau unter 50 Mitarbeitende“ aus dem Wettbewerb „Excellence in Production 2022“ hervorging. Die Jury der vom Werkzeugmaschinenlabor WZL der RWTH Aachen und des Fraunhofer-Instituts für Produktionstechnologie IPT jährlich veranstalteten Challenge honorierte die definierte Industrie 4.0-Umsetzungsstrategie sowie die gute Nutzung von technologieübergreifenden Automatisierungslösungen.
„Bei der Umsetzung neuer Projekte sowie der Implementierung von Prozessen haben wir stets auf maßgeschneiderte Lösungen und umfassende Unterstützung zählen können. So waren wir schnell in der Lage, unsere Abläufe effizient zu optimieren.“
Marc Hollmann, Werkzeugbauleiter Böllhoff
Im Zentrum des Bildes: ein klassisches Mehrfach-Spritzgießwerkzeug, dessen Komponenten mit hyperMILL programmiert wurden.
Werkzeugbauleiter Marc Hollmann (links) sowie Michael Peters (3.v.l.), Teamleiter Mechanische Fertigung, und Jan Thiele (rechts), CAM-Programmierer, sind sichtlich zufrieden – ganz besonders mit der Unterstützung durch Dirk Lehmann (2.v.l.), Teamleiter Vertrieb Nord bei OPEN MIND.
Eine Auszeichnung, die den Verantwortlichen in der Böllhoff Gruppe mit ihrer 2015 getroffenen Grundsatzentscheidung recht gibt, die da lautet: Der Werkzeugbau ist eine Kernkompetenz und hält Know-how im Haus. Denn das in vierter Generation geführte Familienunternehmen stellt nicht nur metallische Verbindungselemente wie die bekannten HELICOIL® Gewindeeinsätze, QUICKLOCK® Schnellverschlüsse sowie RIVKLE® Blindnietmuttern her, sondern auch viele verschiedene Kunststoffteile bzw. kunststoffumspritzte Produkte.
Dem dafür verantwortlichen Geschäftsbereich Injection Moulding Technology ist der seit über 40 Jahren existierende Werkzeugbau zugeordnet, der in erster Linie Spritzgießwerkzeuge für die weltweiten Standorte der Unternehmensgruppe herstellt. Werkzeugbauleiter Marc Hollmann erklärt: „Mit dem Beschluss, den Werkzeugbau beizubehalten, war auch die Entscheidung verbunden, ihn auf ein neues, industrielles Level zu heben und die Kompetenz unseres Teams der ganzen Gruppe zur Verfügung zu stellen. Das heißt, jetzt in 2023 sind wir mitten in der Transformation zum Betriebsmittelbau, der für verschiedene Abteilungen und Werke Konstruktionsaufgaben, CAM-Programmierung, die mechanische Fertigung sowie Montage und Instandhaltung übernehmen kann.“
Umfassende CAD/CAM-Lösung für den Werkzeugbau
Um allen unternehmensinternen Kunden eine termingerechte und fehlerfreie Serienfertigung zu ermöglichen, setzt der Werkzeugbau auf eine weitreichende Standardisierung, Digitalisierung und Automatisierung – nicht nur beim Fräsen, Senkerodieren, Schleifen und Drehen, sondern in der gesamten Prozesskette. Dafür dreht das knapp 40 Mitarbeiter starke Team an vielen Stellschrauben. Eine ist die CAM-Programmierung, für die Böllhoff seit 2008 auf die Software hyperMILL von OPEN MIND Technologies setzt.
Das Vertrauen in dieses CAD/CAM-System kommt nicht von ungefähr. Das Werkzeugbau-Team stellte hyperMILL in all den Jahren immer wieder gegen Alternativen auf den Prüfstand. Zuletzt wurde die Software im Jahr 2017 hinsichtlich Standardisierung, Datendurchgängigkeit, CAD und CAM hinterfragt und neu bewertet. Das Ergebnis: hyperMILL ist nach wie vor genau die richtige CAD/CAM-Lösung. Denn die Software von OPEN MIND bietet nicht nur herausragende Frässtrategien an, sondern auch ein integriertes Elektrodentool, das Drahtschneidmodul OPTICAM und weitreichende Automatisierungsmöglichkeiten. „Das bedeutet für uns“, sagt Marc Hollmann, „dass wir ein durchgängiges, ausbaufähiges System haben und auch nur einen Ansprechpartner, falls Fragen oder Probleme auftauchen.“
Werkzeugbauleiter Marc Hollmann: „Mit hyperMILL besitzen wir ein durchgängiges und ausbaufähiges CAD/CAM-System, das uns hinsichtlich Standardisierung und Automatisierung die richtigen Perspektiven bietet.“
Zeitsparende Frässtrategien
Michael Peters, Teamleiter Mechanische Fertigung, hebt die permanente Weiterentwicklung der Software hervor und die daraus resultierenden Vorteile: „Seit 2018 nutzen wir zum Beispiel das Schruppmodul des Performance-Pakets hyperMILL MAXX Machining. Durch die darin angebotenen Strategien wie das Trochoidalfräsen sind wir um den Faktor vier schneller geworden. Zugleich benötigen wir nicht mehr so viele verschiedene Werkzeuge wie früher. Das hat uns extrem vorangebracht.“
Auch zu den angebotenen 5-Achs-Strategien äußert sich der Zerspanungsfachmann positiv: „Für unsere Formwerkzeuge nutzen wir vor allem das angestellte Fräsen im 5-Achs-Bereich. Das funktioniert sehr gut. Aber auch die Simultanbearbeitung gewinnt immer mehr an Bedeutung, insbesondere bei Freiformflächen oder Elektroden, die sich dreiachsig nicht herstellen lassen. Egal für welche Aufgaben, mit hyperMILL lassen sich effiziente Fräsbahnen sehr einfach erzeugen.“
Michael Peters, Teamleiter Mechanische Fertigung: „Durch das Schruppmodul des Performance-Pakets hyperMILL MAXX Machining sind wir in der Grobzerspanung um den Faktor vier schneller geworden.“
Standardaufgaben werden automatisiert
Weitere Pluspunkte sind die weitreichenden Automatisierungsmöglichkeiten, die hyperMILL bietet. Werkzeugbauleiter Hollmann ist überzeugt: „Fortgeschrittene Automatisierung in der Programmierung, das ist ein wichtiges Element in unserer Weiterentwicklung.“ Dazu müssen Standardaufgaben definiert und dann automatisiert programmiert werden. „Mit einfachen, langweiligen Jobs dürfen unsere qualifizierten CAM-Programmierer keine Zeit verschwenden“, sagt Hollmann. „Wir benötigen sie für anspruchsvolle Aufgaben, für spezielle Bauteile, die es erforderlich machen, sich intensiv mit den zu fräsenden Geometrien auseinanderzusetzen.“
Jan Thiele ist einer der erfahrenen CAM-Programmierer im Böllhoff Werkzeugbau. Er und seine Kollegen nutzen schon seit vielen Jahren die hyperMILL Feature- und Makrotechnologie sowie den Bohrassistenten: „Damit können wir wiederkehrende Geometrien wie Bohrungen, Taschen, Gewinde etc. einfach und schnell programmieren. Das System erkennt automatisch die Spezifikationen etwa einer Bohrung – die Koordinaten, die Anstellung, die Tiefe und weitere Informationen – und auf Knopfdruck wird sie mit den hinterlegten Vorgaben programmiert. Das ist ein tolles Tool, das uns viel Routinearbeit abnimmt.“
CAM-Programmierer Jan Thiele: „Die hyperMILL-Schulungen, die wir in erster Linie von der OPEN MIND-Niederlassung in Hannover erhalten, sind durchwegs von hoher Qualität. Und das ist nicht alles. Eine große Hilfe ist die angebotene, das Alltagsgeschäft begleitende Unterstützung. Die funktioniert hervorragend.“
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Die Königsklasse des automatisierten Programmierens:
das hyperMILL AUTOMATION Center Advanced
Vor zwei Jahren entschlossen sich die Werkzeugbau-Verantwortlichen hinsichtlich der Automatisierung noch einen Schritt weiter zu gehen. Sie investierten in das hyperMILL AUTOMATION Center Advanced, um den Programmierprozess noch einfacher, schneller und sicherer zu gestalten. Dirk Lehmann, Teamleiter Vertrieb Nord bei OPEN MIND, erklärt: „Das AUTOMATION Center baut auf unserem CAD/CAM-System hyperMILL auf, bietet aber eine Technologie, die weit über die Automatisierung der erwähnten Standardgeometriefeatures hinausgeht. Mit einer Vielzahl an Vorlagefunktionen können Anwender den kompletten Programmierprozess festlegen – von der Datenaufbereitung über die NC-Programmerstellung bis hin zur Simulation. Der gesamte Arbeitsablauf wird gespeichert und lässt sich auf künftige Bauteile anwenden. Nach dem Start wird der Prozess automatisch durchlaufen. Kommt es zu einer nicht eindeutigen Auswahl, fordert das System den Anwender interaktiv zu entsprechenden Eingaben auf. Damit können auch weniger erfahrene Mitarbeiter in kurzer Zeit anspruchsvolle Bauteile sicher programmieren.“
So einfach die mit dem AUTOMATION Center erstellten Programmierabläufe anzuwenden sind, für das Erstellen dieser automatisierten Prozesse sind gewisse Grundvoraussetzungen zu erfüllen. Dazu gehören eine gut gepflegte Werkzeugdatenbank mit Technologiedaten und CAM-Programmierer, die bereits mit der Feature- und Makrotechnologie vertraut sind – wie zum Beispiel Jan Thiele. Er hat nahezu alle hyperMILL-Schulungen absolviert und schließlich auch ein intensives Vor-Ort-Training zum AUTOMATION Center absolviert. Jan Thiele lobt: „Die Schulungen sind durch die Bank von hoher Qualität. Und das ist nicht alles. Bei allen technischen Fragen erhalten wir immer eine kompetente und schnelle Hilfe von Dirk Lehmann und seinem Team. Die Zusammenarbeit funktioniert hervorragend.“ Marc Hollmann ergänzt seine Erfahrungen zur Projektunterstützung: „Bei der Umsetzung neuer Projekte sowie der Implementierung von Prozessen haben wir stets auf maßgeschneiderte Lösungen und umfassende Unterstützung zählen können. So waren wir schnell in der Lage, unsere Abläufe effizient zu optimieren und sie reibungslos in unsere Fertigungsumgebung zu integrieren.“
Im Böllhoff Werkzeugbau werden alle Fräsprogramme – ob drei- oder fünfachsig, für HSC oder HPC etc. – mit dem CAD/CAM-System hyperMILL von OPEN MIND erstellt.
Die NC-Programme für Rahmen und Formplatten solcher Mehrfachwerkzeuge erzeugt der Böllhoff-Werkzeugbau mit dem hyperMILL AUTOMATION Center Advanced. Bild: Böllhoff
Ideen für weitere Automatisierungspläne
Zunächst entschied sich das Werkzeugbau-Programmierteam dafür, das AUTOMATION Center für Standardteile wie Rahmen und Formplatten zu nutzen. Jan Thiele erklärt: „Bei diesen Bauteilen sind große Ähnlichkeiten vorhanden, so dass sich die Automatisierung schnell bezahlt gemacht hat. Außerdem macht es nicht viel Freude, eine halbe Stunde Programmierzeit in einen solchen Rahmen stecken zu müssen, wenn dank AUTOMATION Center in fünf Minuten das fertige Programm stünde.“ Er fügt hinzu, dass Rahmen und Formplatten nur der erste Schritt in diese Technologie waren: „Unsere Pläne gehen schon weiter. Im nächsten Schritt werden wir das Konturfräsen automatisieren und dann ist die durchaus anspruchsvolle Elektrodenfertigung dran.“
Für das hyperMILL AUTOMATION Center Advanced kein Problem. Das mächtige Tool diente ursprünglich den OPEN MIND Automatisierungsexperten als Entwicklungstool für anspruchsvolle Prozesse, bevor es auch Kunden angeboten wurde. Die umfangreichen, gewinnbringenden Eigenschaften müssen sich die Anwender Stück für Stück erschließen. Das gilt nicht nur für den Zugriff auf CAD-Daten und CAM-Funktionen. Denn das AUTOMATION Center kann auch viele externe Daten einbinden und auswerten. So lassen sich zum Beispiel über eine direkte Schnittstelle zur Arbeitsvorbereitung Rohteildaten einladen und im Bauteilordner hinterlegen.
Für Marc Hollmann sind hyperMILL und speziell das AUTOMATION Center Advanced ein wichtiger Baustein auf dem Weg zur Standardisierung, Digitalisierung und Automatisierung seiner Abteilung. „Wenn wir auch in Zukunft erfolgreich Werkzeuge und Betriebsmittel herstellen wollen, müssen wir derart anspruchsvolle Software nutzen“, ist der Werkzeugbauleiter überzeugt. „Mit OPEN MIND haben wir einen Partner, der uns unterstützend zur Seite steht, der nicht nur ein CAD/CAM-System liefert, sondern in seinen Produkten die gesamte Prozesskette mitberücksichtigt.“
Nach der NC-Code-Simulation laufen die mit dem hyperMILL AUTOMATION Center Advanced erzeugten Programme absolut prozesssicher.
Dieser Konturkern ist ein Beispiel für im Böllhoff-Werkzeugbau hergestellte Kleinteile.
Im Böllhoff Werkzeugbau entstehen nicht nur Spritzgießwerkzeuge, sondern auch Vorrichtungen und andere Betriebsmittel.
CAD/CAM-Anbindung ans PLM-System
Ein weiteres Beispiel dafür ist die Anbindung von hyperMILL an das bei Böllhoff installierte Product-Lifecycle-Management System (PLM) PTC Windchill. Auf Anraten von Dirk Lehmann entschlossen sich Marc Hollmann und seine Mitarbeiter vor zwei Jahren, die von OPEN MIND entwickelte Windchill-Direktschnittstelle, den sogenannten hyperMILL PLM-Connector, zu installieren. Dadurch kann hyperMILL in durchgängige Prozesse und Workflows einbezogen werden. „Das funktioniert hervorragend. So können wir vermeiden, dass wir Teile mit einer falschen Windchill-Version programmieren oder gar fertigen“, erklärt Marc Hollmann und konkretisiert: „Zeichnungen und Einrichtblätter auf Papier gehören damit der Vergangenheit an. Denn unsere CAD/CAM-Spezialisten beziehen die notwendigen Daten und Informationen – also den 3D-Datensatz und die PMIs (Product Manufacturing Information) – direkt und mit Versionssicherheit aus unserem PLM-System.“ Den Maschinenbedienern stehen damit immer die richtig versionierten Einrichtblätter, die NC-Programme und die entsprechenden Fertigungsinformationen zur Verfügung.
Wie schon bei hyperMILL und dem AUTOMATION Center Advanced unterstützte OPEN MIND die Implementierung intensiv, so dass der Böllhoff Werkzeugbau den PLM-Connector in kürzester Zeit einsetzten konnte. Marc Hollmann lobt die stets erstklassige, schnelle Unterstützung bei technischen und vertrieblichen Fragen. Er hebt hervor: „Und wenn es um Prozessoptimierung und Projektumsetzung geht, können wir uns vollkommen auf OPEN MIND verlassen. So stellen wir uns Service von unserem CAD/CAM-Partner vor. Das alles hilft uns, insgesamt flexibler, schneller und sicherer zu werden.“
Böllhoff bietet unter anderem Verschraubungslösungen aus Kunststoff an. Der im Bielefelder Werk angesiedelte Werkzeugbau ist für die Spritzgießformen verantwortlich. Bild: Böllhoff
Die ONSERT® Produktfamilie von Böllhoff umfasst Verbindungselemente mit lichthärtenden Klebstoffen. Im Bild die ONSERT® Smart Kabelführung, für deren Produktion formgebende Werkzeuge erforderlich sind. Bild: Böllhoff